Методы практики. Методы и средства контроля механических свойств микро и нанометровых покрытий и модифицированных приповерхностных слоев
 Скачать 0.52 Mb.
|
Особенности измерения механических свойств тонких пленокПри измерении механических свойств тонких пленок необходимо учитывать тот факт, что глубина распространения пластической дефор- мации под индентором приблизительно равна радиусу площади контак- та индентора (рис. 3a). Поэтому характерный размер площади отпечат- ка индентора не должен превышать толщины измеряемого покрытия. В противном случае на результат измерений оказывают влияние свой- ства подложки (рис. 3б).  ÍÀÊÎÍÅ×ÍÈÊ ÍÀÊÎÍÅ×ÍÈÊ а б Рис. 3. Иллюстрация влияния подложки на измерение твердости пленок и покрытий: а— измерение твердости покрытия без влияния подложки; б— пример измерения, в основ- ном, свойств подложки Отличие упрочненных и модифицированных слоев от тонких покры- тий заключается чаще всего в наличии или отсутствии границы раздела между поверхностным слоем и подложкой. Покрытия имеют, как прави- ло, иной химический состав и физико-механические свойства, нежели материал подложки, и, следовательно, на границе раздела происходит резкое изменение свойств, приводящее зачастую к возникновению на- пряженных состояний в системе покрытие — подложка. При поверхност- ной модификации свойства материала могут плавно меняться по мере заглубления в исходный материал. В этом случае необходимо контроли- ровать не только свойства поверхностного слоя с постоянными свойст- вами, но и их распределение по глубине. Для измерения твердости на масштабах до нескольких сотен микро- метров традиционно используется метод измерения микротвердости по Виккерсу. Для индентора Виккерса соотношение диагонали контак- та к глубине внедрения составляет 1 / 10, и, следовательно, глубина внедрения индентора не должна превышать 1 / 10 толщины. При изме- рении микротвердости тонких пленок методом Виккерса при размерах отпечатка менее 10 мкм возможность точного измерения диагонали отпечатка оптическим микроскопом ограничена его разрешающей спо- собностью. Кроме того, на таких масштабах необходимо учитывать эф- фект упругого восстановления отпечатка не только упруго-пластичных материалов, но и металлов, который приводит к большой ошибке изме- рений и завышению измеренного значения твердости (до 2 раз). Из-за этого метод Виккерса позволяет измерять без влияния подложки твер- дость пленок толщиной не менее 10 мкм. Для измерения свойств тонких покрытий и поверхностных слоев не- обходимо применять методы, принципиально отличающиеся от клас- сических методов индентирования, при которых измеряются размеры восстановленного отпечатка. Для измерения твердости покрытий и модифицированных слоев тол- щиной менее 10 мкм был разработан метод измерительного инденти- рования. |